На Земле в контурах охлаждения хладагент все время переходит из жидкого состояния в газообразное и обратно. В невесомости это считалось невозможным. Российские ученые нашли выход — хладагент надо чуточку «недогреть».
На основании моделирования и натурных экспериментов российские ученые совместно с членами экипажа Международной космической станции (МКС) выяснили, как жидкость закипает в космосе. Исследование не имело цели помочь обеспечить космонавтам возможность заварить себе ароматный кофе или чай. Увы, такие удовольствия на орбите табу — попавшая на свободу жидкость мигом покидает емкость и разлетается в виде шариков. Однако у экспериментов был весьма насущный практический смысл — сделать охлаждающие системы на орбитальных аппаратах более эффективными.
В невесомости пузырьки газа, образующиеся при кипении на нагревающей поверхности, не отрываются и всплывают вверх, как на Земле, а растут 10 секунд и более, достигая в диаметре нескольких сантиметров. В итоге на месте контакта воздушного пузыря с горячей поверхностью возникает так называемое сухое пятно с минимальным теплообменом.
Из-за этого эффекта на МКС никогда не использовались двухфазные охлаждающие системы, в которых теплоноситель, проходя по охлаждающему контуру, периодически закипает и конденсируется. На Земле подобная схема реализуется в большинстве систем жидкостного охлаждения — от бытовых сплит-систем до промышленных холодильных установок. В космосе двухфазное охлаждение считалось неприменимым из-за описанного эффекта сухого пятна. Если хладагент (вода, аммиак или этиленгликоль) не забирает достаточно тепла у требующей постоянного охлаждения поверхности, например, стенки электронного блока управления, то последний перегреется и выйдет из строя. В результате на МКС использовались однофазные, по сути дела проточные, охладители, которые намного менее эффективны и более затратны. Поддержка циркуляции жидкого теплоносителя требует значительно больших энергозатрат, чем обеспечение движения по контуру чередующейся жидкой и газовой фаз, где основную теплообменную работу выполняет процесс фазового перехода хладагента из жидкого состояния в пар (с поглощением избыточного тепла) и затем обратно в жидкость (с выделением тепла во внешнюю среду).
Источник: hi-tech.mail.ru